JP2006289861A - 型締装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の目的は、コアバックを行うサーボモータの小型化を図れ、またコアバック時の移動盤の位置精度向上を図った型締装置を得ることにある。
【解決手段】型締装置１１は、固定盤１３、固定盤１３に進退自在に取付けられたタイバー１４、タイバー１４を進退させる第１のサーボモータ１５、タイバー１４に沿って固定盤１３に対して進退自在な移動盤１６、移動盤１６を進退させ型開閉を行う第２のサーボモータ１７、移動盤１６をタイバー１４に着脱自在に固定する固定機構１８、および、コアバック工程において固定機構１８により移動盤１６をタイバー１４に固定し第１のサーボモータ１５を駆動して移動盤１６を固定盤１３から離間する向きに移動させるとともに、移動盤１６に対し固定盤１３を向く力を加えるように第２のサーボモータ１７を駆動する制御装置２０とを具備する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、射出成形工程においてコアバック動作を行う型締装置に係り、特にコアバック時における移動盤の位置制御の精度向上を図った型締装置に関する。

従来、射出成形機などを用い発泡材が混合された材料を成形する場合には、成形工程中にコアバックといわれる動作が行われる。コアバックとは、材料の大部が溶融状態のうちに、移動金型を取付けた移動盤を低速後退させる動作のことをいう。ここで移動盤の後退とは、移動盤を固定盤から離間する方向に移動させることである。このコアバックにより、金型内の圧力を低下させ、発泡材の発泡を促進している（例えば特許文献１参照）。

コアバックは、通常、サーボモータを駆動させ、移動盤を移動させる。このとき、移動盤には、移動に伴って慣性力が生じることになる。そのため、コアバックの完了位置においてサーボモータの駆動を停止しても、移動盤は自身の持つ慣性力により移動を続けてしまうことがある。

そこで、従来の型締装置では、コアバック時に、油圧型締シリンダに背圧を加えている。背圧とは、移動盤の移動方向とは反対の方向を向く力を発生させる圧力のことである。この背圧により発生した力を移動盤に加えることで、移動盤の持つ慣性力を打ち消し、移動盤がコアバックの設定量を超えて移動するのを抑制している。
特開２００４−３１４４９２号公報（第６頁上段）

従来の型締装置においては、移動盤が持つ慣性力を打ち消すために、油圧型締シリンダに背圧が加えられる。ここで、移動盤の持つ慣性力はそれほど大きなものではない。従って、油圧型締シリンダに加えられる背圧の値も小さなものとなる。

しかし、油圧型締シリンダは、本来型締力を発生させる油圧シリンダである。そのため、油圧型締シリンダは大きなシリンダ面積を有する。従って、油圧型締シリンダに背圧を加えた場合、例えその値がわずかな大きさであっても、全体として非常に大きな力が発生することになる。

一方、コアバック動作を行うサーボモータは、この大きな力に打ち勝って、移動盤を後退させる必要がある。そのため、このサーボモータや、このサーボモータに接続されるボールねじなどは、油圧型締シリンダの力に打ち勝つための十分な大きさを必要とする。つまりサーボモータやボールねじなどの機構が大型化してしまう。

また油圧型締シリンダに加えられる背圧は、小さな値である。この小さな値の圧力を精度よく制御することは非常に難しい。そのためどうしても、コアバック時の移動盤の位置制御の精度があまり良くないことが多い。

本発明の目的は、コアバックを行うサーボモータの小型化を図れ、またコアバック時の移動盤の位置精度向上を図った型締装置を得ることにある。

前記目的を達成するために、本発明の一つの形態に係る型締装置は、
固定盤と、前記固定盤に進退自在に取付けられたタイバーと、前記タイバーを進退させる第１のサーボモータと、前記タイバーに沿って前記固定盤に対して進退自在な移動盤と、前記移動盤を進退させ型開閉を行う第２のサーボモータと、前記移動盤を前記タイバーに着脱自在に固定する固定機構と、コアバック工程において、前記固定機構により前記移動盤を前記タイバーに固定し前記第１のサーボモータを駆動して前記移動盤を前記固定盤から離間する向きに移動させるとともに、前記移動盤に対し前記固定盤を向く力を加えるように前記第２のサーボモータを駆動する制御装置と、を具備する。

ここでコアバック工程とは、材料の大部が溶融状態のうちに、移動金型を取付けた移動盤を低速で固定盤から離間させ、発泡材の発泡を促進する工程のことである。

また本発明の他の形態に係る型締装置は、
固定盤と、前記固定盤に取付けられたタイバーと、前記タイバーに沿って前記固定盤に対して進退自在な移動盤と、前記固定盤に対して前記移動盤を挟んで反対側に設けられ前記固定盤に対して進退自在な油圧型締シリンダと、前記油圧型締シリンダに進退自在に取付けられ自身が進退することで前記移動盤を進退させる型締ラムと、前記型締ラムを進退させる第１のサーボモータと、前記移動盤を進退させ型開閉を行う第２のサーボモータと、前記油圧型締シリンダを前記タイバーに着脱自在に固定する固定機構と、コアバック工程において、前記固定機構により前記油圧型締シリンダを前記タイバーに固定し前記第１のサーボモータを駆動して前記移動盤を前記固定盤から離間する方向に移動させるとともに、前記移動盤に対し前記固定盤を向く力を加えるように前記第２のサーボモータを駆動する制御装置と、を具備する。

この構成によれば、移動盤の慣性力を打ち消すための力が、移動盤を進退させるサーボモータにより加えられる。従って、移動盤に加えられる力を小さくすることができる。これにより、コアバック動作を行うサーボモータの小型化を図ることができる。
またサーボモータを用いて移動盤に力を加えることから、移動盤に加えられる力の大きさの分解能を高めることができる。これにより、コアバック時の移動盤の位置精度向上を図ることができる。

以下に本発明の実施の形態を、射出成形機の型締装置に適用した図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る型締装置１１を開示している。図１に示すように、型締装置１１は、固定盤１３、タイバー１４、第１のサーボモータとしてのタイバー用サーボモータ１５、移動盤１６、第２のサーボモータとしての型開閉用サーボモータ１７、固定機構としてのハーフナット１８、および制御装置２０を備えている。

固定盤１３の前面には固定金型２５が取付けられている。固定盤１３の内部には、油圧型締シリンダ２６が設けられている。固定盤１３には、複数本のタイバー１４が進退自在に取付けられている。具体的には、タイバー１４は、基端部にピストン部２７を有する。このピストン部２７が油圧型締シリンダ２６に取付けられている。これにより油圧型締シリンダ２６の内部には、ピストン部２７を挟んで、型締側室２８と、型開側室２９の２つのシリンダ室が形成される。

型締側室２８に作動油が供給されると、タイバー１４が後退する。タイバー１４の後退とは、タイバー１４が図１において右側に移動することをいう。型開側室２９に作動油を供給すると、タイバー１４が前進する。タイバー１４の前進とは、タイバー１４が図１において左側に移動することである。またタイバー１４の外周面には鋸歯、ねじ山または環状溝からなる係合溝１４ａが設けられている。

固定盤１３の背面には、仕切り壁３１が取付けられている。ピストン部２７の基端部２７ａは、この仕切り壁３１を貫通して突出している。ピストン部２７の仕切り壁３１を貫通した部位の軸心部には、ナット部３２が取付けられている。ナット部３２はボールねじ３３の一部を構成する。ボールねじ３３は送りねじである。

仕切り壁３１において、油圧型締シリンダ２６が取付けられた面とは反対側の面には、位置決めボックス３４が取付けられている。位置決めボックス３４の背面には、ピストン部２７と同軸上に軸受３６が取付けられている。位置決めボックス３４の背面とは、仕切り壁３１に取付けられている面に対して反対側の面のことである。軸受３６には、ボールねじ３３のねじ軸３７が回動自在に支持されている。

ねじ軸３７の先端部には、ねじ部３７ａが設けられている。このねじ部３７ａがナット部３２に螺合している。ねじ軸３７の基端部は、位置決めボックス３４の背面から突出している。この突出部には、従動プーリ３８が取付けられている。
位置決めボックス３４の外部には、型厚調整用のサーボモータとしてのタイバー用サーボモータ１５が取付けられている。タイバー用サーボモータ１５には駆動プーリ３９が設けられている。駆動プーリ３９と従動プーリ３８との間にはタイミングベルト４１が掛け渡されている。

従って、タイバー用サーボモータ１５が駆動すると、ボールねじ３３のねじ軸３７が回転する。ねじ軸３７の回転運動は、ナット部３２を介してピストン部２７の直線運動に変換される。すなわち、タイバー用サーボモータ１５を駆動することで、タイバー１４を進退させることができる。

移動盤１６は、タイバー１４を介して設けられる。移動盤１６は、タイバー１４に沿って、固定盤１３に対して近接または離間する方向に進退自在である。
移動盤１６の前面には、移動金型４２が設けられている。移動盤１６の前面とは、固定盤１３を臨む面である。移動金型４２は、固定金型２５に対向して取付けられる。固定金型２５と移動金型４２との型面が接することにより、固定金型２５と移動金型４２との間に、キャビティ４３が形成される。

また移動盤１６の側面には、ナット部４５が固定されている。型開閉用サーボモータ１７は、図示しないブラケットを介して固定盤１３に取付けられる。型開閉用サーボモータ１７の回転軸には、ねじ軸４７が取付けられている。ねじ軸４７はねじ部４７ａを有する。ねじ部４７ａは、ナット部４５に螺合している。このねじ軸４７とナット部４５によりボールねじ４８が構成される。ボールねじ４８は送りねじである。

従って、型開閉用サーボモータ１７を駆動すると、ねじ軸４７が回転する。ねじ軸４７の回転運動は、ナット部４５を介して移動盤１６の直線運動に変換される。すなわち、型開閉用サーボモータ１７を駆動することで、移動盤１６を進退させることができる。これにより固定金型２５に対して移動金型４２が型開閉する。

移動盤１６の背面には、ハーフナット１８が取付けられている。ハーフナット１８は、タイバー１４の係合溝１４ａに係脱する。ハーフナット１８は、開閉シリンダ５１によって径方向に駆動される。
ハーフナット１８が係合溝１４ａと噛み合う方向に駆動されたとき、移動盤１６がタイバー１４に固定される。ハーフナット１８が係合溝１４ａから離脱する方向に駆動されたとき、移動盤１６とタイバー１４との固定が解除される。移動盤１６とタイバー１４との固定が解除されると、移動盤１６がタイバー１４に沿って移動可能となる。

制御装置２０は、タイバー用サーボモータ１５と型開閉用サーボモータ１７とに配線５３を介して接続されている。制御装置２０は、この配線５３を介してタイバー用サーボモータ１５および型開閉用サーボモータ１７に制御信号を伝達する。これにより制御装置２０は、タイバー用サーボモータ１５と型開閉用サーボモータ１７とを制御する。

制御装置２０は、コアバック時に、タイバー用サーボモータ１５を駆動して、タイバー１４を介して移動盤１６を後退させる。それとともに、制御装置２０は、移動盤１６を前進させる向きの力を移動盤１６に加えるように、型開閉用サーボモータ１７を駆動する。移動盤１６の前進とは、移動盤１６が固定盤１３に近接する向きに移動することである。

次に、型締装置１１を用いた型締方法について説明する。
まず固定金型２５および移動金型４２の取付けおよび型厚調整作業を行う。具体的には、まず型開閉用サーボモータ１７を駆動して、移動盤１６を型閉め限まで移動させる。型閉め限とは、移動金型４２の型面と固定金型２５の型面とが接する直前の位置である。

次に開閉シリンダ５１を用いてハーフナット１８をタイバー１４の係合溝１４ａに係合させる。これにより移動盤１６がタイバー１４に固定されることになる。このとき、ハーフナット１８とタイバー１４との間には、図２で示すように、歯の前後に隙間が生じることとなる。

ここで、ハーフナット１８とタイバー１４の係合溝１４ａとが図２で示すように適正に噛み合っていれば良い。しかし、双方のピッチのずれ等によって、ハーフナット１８と係合溝１４ａとが適正に噛み合わない場合がある。この場合、タイバー用サーボモータ１５を駆動して、タイバー１４を前進微動させる。これにより移動盤１６とタイバー１４との固定位置を調整し、ハーフナット１８と係合溝１４ａとを適正に噛み合わせる。

このとき、タイバー１４の位置をタイバー用サーボモータ１５の内部にある図示しない位置センサによって読み取り、その位置を記憶させる。そしてその後の成形運転における型閉じ動作では、タイバー１４が常にこの記憶した位置にあるように、タイバー用サーボモータ１５の駆動が制御される。以上により型厚調整工程が完了する。その後、制御装置２０にコアバック量を設定する。具体的には、製品の設計と材料から必要なコアバック量を算出し、この算出した値を制御装置２０に入力する。

その後、型締動作およびコアバック動作を含む射出成形サイクルに入る。
まず、型閉じ動作を行う。具体的には、移動盤１６とタイバー１４とを前記記憶した位置まで移動させる。ハーフナット１８をタイバー１４の係合溝１４ａに係合させ、移動盤１６をタイバー１４に固定する。

型閉じ動作後、射出工程に入る。射出工程では、油圧型締シリンダ２６の型締側室２８に作動油が供給され、タイバー１４を後退させる。そして、図３に示すようにタイバー１４の係合溝１４ａがハーフナット１８と接することで、移動盤１６がタイバー１４に従って移動する。これにより移動金型４２と固定金型２５とが型締めされる。移動金型４２と固定金型２５とが型締された状態で、射出ノズルから材料が射出され、材料がキャビティ４３に充填される。材料の一例は溶融樹脂である。

ここで材料に発泡材が混合されている場合、キャビティ４３内で発泡材の発泡を促進するため、移動盤１６を後退させるコアバック動作を行う。
コアバック動作は、制御装置２０によりタイバー用サーボモータ１５を駆動することにより行う。タイバー用サーボモータ１５により、ボールねじ３３およびタイバー１４を介して、移動盤１６を低速後退させる。具体的には、タイバー用サーボモータ１５を駆動して、まずタイバー１４を前進させる。そして、図４に示すようにタイバー１４の係合溝１４ａがハーフナット１８と接することで、移動盤１６がタイバー１４に従って移動する。

このとき、ハーフナット１８とタイバー１４の係合溝１４ａとの間には隙間ｇが生じている。すなわち、もしこの状態でタイバー用サーボモータ１５を停止すると、移動盤１６は慣性力に従い、隙間ｇだけ余分に移動してしまうことになる。

そこで、制御装置２０は、タイバー用サーボモータ１５を駆動するとともに、型開閉用サーボモータ１７を駆動する。型開閉用サーボモータ１７の駆動方向は、ボールねじ４８を介して、移動盤１６を前進させる方向である。これにより、移動盤１６には、コアバックによる移動方向とは反対方向を向く力、すなわち固定盤１３を向く力Ｆ_１が加わることになる。

この力Ｆ_１の大きさは、コアバックを行うためにタイバー用サーボモータ１５から移動盤１６に加えられる力Ｆ_２より小さい値であり、かつ、移動盤１６に生じる慣性力Ｆ_３と略同じ以上の値である。すなわちＦ_２＞Ｆ_１≧Ｆ_３の関係を満たす。

具体的には、制御装置２０から型開閉用サーボモータ１７への制御指令は、モータの回転速度ＳとトルクＴの大きさで与えられる。ここでトルクＴの大きさは、力Ｆ_１を発生させるのに十分な大きさである必要がある。

モータの回転速度Ｓは、様々な数値を与えることができる。本実施形態ではその一例として、０（ｒｐｍ）を与える。つまり型開閉用サーボモータ１７に対して、移動盤１６の位置を保持するような制御信号を与える。ただし、これはあくまで型開閉用サーボモータ１７に送る制御信号であり、実際の移動盤１６は、Ｆ_１＜Ｆ_２であるので、後退することになる。

その後、保圧および冷却工程を経て、成形品が成形される。そして最後に型開き工程を行い、成形品を取り出すことで、射出成形の１サイクルが完了する。

このような構成の型締装置１１によれば、コアバック時には、型開閉用サーボモータ１７を用いて、移動盤１６に対し固定盤１３を向く力Ｆ_１が加えられる。この力Ｆ_１により、移動盤１６のイナーシャによる力（すなわち慣性力Ｆ_３）を打ち消す。従って、移動盤１６が自身の慣性力により、コアバックの設定量を超えて移動することが抑制される。

本実施形態では、型開閉用サーボモータ１７を駆動することで、移動盤１６の慣性力を打ち消している。この型開閉用サーボモータ１７は、本来摺動抵抗のみに逆らって移動盤１６を移動させるサーボモータであるため、その出力は大きくない。

従って、この型開閉用サーボモータ１７を用いて移動盤１６の慣性力を打ち消す力Ｆ_１を発生させた場合、その力の大きさを、移動盤１６の慣性力を打ち消すために必要な最小限の大きさにすることができる。この力Ｆ_１を小さくできるということは、その力に対向して移動盤１６をコアバックさせる力Ｆ_２を小さくすることができる。従って力Ｆ_２を発生させるタイバー用サーボモータ１５およびそれに接続されるボールねじ３３の小型化を図ることができる。これによりコストダウンを図った型締装置を得ることができる。

また型開閉用サーボモータ１７の出力が大きくないということは、油圧型締シリンダ２６を用いる場合に比べて、力Ｆ_１の値を細かく設定できるということである。換言すれば、型開閉用サーボモータ１７を用いると、移動盤１６に加えられる力の分解能を高くすることができる。力Ｆ_１の値を細かく設定することで、コアバック時の移動盤１６の位置制御の精度向上を図ることができる。すなわち、移動盤１６のコアバック完了位置の精度を向上させた型締装置を得ることができる。
さらに型開閉用サーボモータ１７の出力を細かく設定することで、成形サイクルごとの移動盤１６の完了位置のばらつきを小さくすることができる。

なお、本実施形態ではコアバック時に型開閉用サーボモータ１７に与える回転速度Ｓの制御信号として、移動盤１６の位置を保持するような値すなわち０（ｒｐｍ）とした。しかし型開閉用サーボモータ１７に与える制御信号はこれに限定されない。例えば、型開閉用サーボモータ１７に対し、移動盤１６を前進させる値すなわち正の値を入力してもよいし、移動盤１６を後退させる値すなわち負の値を入力してもよい。ただしこれらはあくまでサーボモータ１７に与える回転速度Ｓの制御信号である。すなわち、移動盤１６は、Ｆ_１＜Ｆ_２であるので、実際には後退することになる。

次に本発明の第２の実施形態に係る型締装置６１を、図５および図２から図４を参照して説明する。なお第１の実施形態に係る型締装置１１と同じ機能を有する構成は、同一の符号を付してその説明を省略する。本実施形態に係る型締装置６１は、タイバー用サーボモータに代えて、コアバック専用のコアバック用サーボモータを有する。

図５に示すように、型締装置６１は、固定盤１３、タイバー７５、第１のサーボモータとしてのコアバック用サーボモータ６２、移動盤１６、第２のサーボモータとしての型開閉用サーボモータ１７、固定機構としてのハーフナット１８、および制御装置６３を備える。

固定盤１３の内部には、油圧型締シリンダ２６が設けられている。固定盤１３には、タイバー１４が進退自在に取付けられている。具体的には、タイバー１４のピストン部２７が、油圧型締シリンダ２６に取付けられている。

また油圧型締シリンダ２６には、ピストン６５が取付けられている。ピストン６５にはロッド６６が取付けられている。固定盤１３の前面には、コアバックボックス６７が設けられている。コアバックボックス６７の背面には、ピストン６５と同軸上に軸受７１が取付けられている。コアバックボックス６７の背面とは、固定盤１３に取付けられている面である。
軸受７１には、ボールねじ７２のねじ軸７３が回動自在に支持されている。ボールねじ７２は送りねじである。ねじ軸７３の基端部は、ロッド６６に回動自在に固定されている。ねじ軸７３には従動プーリ７４が取付けられている。

コアバックボックス６７には、タイバー７５が進退自在に取付けられている。具体的には、タイバー７５の基端部がコアバックボックス６７の前面を貫通し、コアバックボックス６７内に突出している。このタイバー７５の基端部の軸心部には、ナット部７６が取付けられている。ナット部７６はボールねじ７２の一部を構成する。ねじ軸７３の先端部には、ねじ部７３ａが設けられている。このねじ部７３ａがナット部７６に螺合している。

コアバックボックス６７の外部には、コアバック用サーボモータ６２が取付けられている。コアバック用サーボモータ６２には駆動プーリ７７が設けられている。駆動プーリ７７と従動プーリと７４との間にはタイミングベルト７８が掛け渡されている。

従って、コアバック用サーボモータ６２が駆動すると、ボールねじ７２のねじ軸７３が回転する。ねじ軸７３の回転運動は、ナット部７６を介してタイバー７５の直線運動に変換される。すなわち、コアバック用サーボモータ６２を駆動することで、タイバー７５を進退させることができる。

移動盤１６は、タイバー１４およびタイバー７５を介して取付けられる。移動盤１６は、タイバー１４およびタイバー７５に沿って、固定盤１３に対して近接または離間する方向に進退自在である。またタイバー１４およびタイバー７５の外周面には、鋸歯、ねじ山または環状溝からなる係合溝１４ａ、７５ａがそれぞれ設けられている。

移動盤１６の背面には、ハーフナット１８が取付けられている。ハーフナット１８は、タイバー１４の係合溝１４ａまたはタイバー７５の係合溝７５ａと係脱する。ハーフナット１８は、開閉シリンダ５１によって径方向に駆動される。
ハーフナット１８が係合溝１４ａ、７５ａと噛み合う方向に駆動されたとき、移動盤１６がタイバー１４およびタイバー７５に固定される。ハーフナット１８が係合溝１４ａ、７５ａから離脱する方向に駆動されたとき、移動盤１６とタイバー１４、７５との固定が解除される。移動盤１６とタイバー１４、７５との固定が解除されると、移動盤１６がタイバー１４、７５に沿って移動可能となる。

制御装置６３は、コアバック用サーボモータ６２および型開閉用サーボモータ１７に配線５３を介して接続されている。制御装置６３は、この配線５３を介してコアバック用サーボモータ６２および型開閉用サーボモータ１７に制御信号を伝達する。これにより制御装置６３は、コアバック用サーボモータ６２と型開閉用サーボモータ１７とを制御する。

制御装置６３は、コアバック時に、コアバック用サーボモータ６２を駆動して、タイバー７５を介して移動盤１６を後退させる。制御装置６３は、それとともに、移動盤１６を前進させる向きの力を移動盤１６に加えるように、型開閉用サーボモータ１７を駆動する。

次に、型締装置６１を用いた型締方法について説明する。
ここで、型厚調整工程、型閉じ工程、射出プレス工程、保圧および冷却工程、ならびに型開き工程については、第１の実施形態と略同様であるので説明を省略する。

コアバック動作は、制御装置６３によりコアバック用サーボモータ６２を駆動することにより行う。コアバック用サーボモータ６２により、ボールねじ７２およびタイバー７５を介して、移動盤１６を低速後退させる。

また制御装置６３は、コアバック用サーボモータ６２を駆動するとともに、型開閉用サーボモータ１７を駆動する。型開閉用サーボモータ１７の駆動方向は、ボールねじ４８を介して、移動盤１６を前進させる方向である。これにより、移動盤１６には、コアバックによる移動方向とは反対方向を向く力、すなわち固定盤１３を向く力Ｆ_１が加わることとなる。

この力Ｆ_１は、コアバックを行うためにコアバック用サーボモータ６２から移動盤１６に加えられる力Ｆ_４より小さい値であり、かつ、移動盤１６に生じる慣性力Ｆ_３と略同じ以上の値である。すなわちＦ_４＞Ｆ_１≧Ｆ_３の関係を満たす。なお制御装置６３から型開閉用サーボモータ１７への具体的な制御指令は、第１の実施形態と全く同様である。

このような構成の型締装置６１によれば、コアバック時には、型開閉用サーボモータ１７を用いて、移動盤１６に対し固定盤１３を向く力Ｆ_１を加える。この力Ｆ_１で、移動盤１６のイナーシャによる力（すなわち慣性力Ｆ_３）を打ち消す。従って、移動盤１６が自身の慣性力により、コアバックの設定量を超えて移動することが抑制される。

また第１の実施形態と同様の理由により、型開閉用サーボモータ１７の出力の値は大きくない。つまり力Ｆ_１の大きさを、移動盤１６の慣性力を打ち消すのに必要最小限の大きさにすることができる。すなわち力Ｆ_１に対向して移動盤１６をコアバックさせる力Ｆ_４を小さくすることができる。従って力Ｆ_４を発生させるコアバック用サーボモータ６２およびそれに接続されたボールねじ７２の小型化を図ることができる。

コアバック時の位置制御に関しても、第１の実施形態と同様の理由により、コアバック完了位置の精度向上を図り、また成形サイクルごとのばらつきを少なくした型締装置を得ることができる。

次に、本発明の第３の実施形態に係る型締装置８１について、図６から図９を参照して説明する。なお第１の実施形態に係る型締装置８１と同じ機能を有する構成は、同一の符号を付してその説明を省略する。本実施形態に係る型締装置８１は、タイバー用サーボモータに代えて、型締ラムを進退させるラム用サーボモータを有する。

図６に示すように、型締装置８１は、固定盤１３、タイバー８２、移動盤１６、油圧型締シリンダ８３、型締ラム８４、第１のサーボモータとしてのラム用サーボモータ８５、第２のサーボモータとしての型開閉用サーボモータ１７、固定機構としてのハーフナット１８、および制御装置８６を備えている。

固定盤１３には、複数のタイバー８２が固定されている。油圧型締シリンダ８３は、固定盤１３に対して移動盤１６を挟んで反対側に設けられている。油圧型締シリンダ８３は、固定盤１３に対して進退自在である。油圧型締シリンダ８３は、前面すなわち移動盤１６を臨む面に開口する油圧室８７を有する。油圧室８７には、型締ラム８４が固定盤１３に対して進退自在に取付けられている。
型締ラム８４の先端部は移動盤１６に連結されている。すなわち型締ラム８４が進退することで、移動盤１６が型締ラム８４に従い進退する。

油圧型締シリンダ８３の背面には、油圧室８７と直列的に、段付き貫通穴８８が設けられている。段付き貫通穴８８にはボールねじ９１のねじ軸９２が進退自在に挿入されている。ボールねじ９１は送りねじである。
ねじ軸９２先端部にはフランジ部９３が設けられている。フランジ部９３は型締ラム８４に連結されている。ねじ軸９２の基端部は油圧型締シリンダ８３の後方、すなわち図６中で左側へ突出している。この突出部にはねじ部９２ａ形成されている。

ねじ部９２ａにはナット部９４が螺合している。ナット部９４はボールねじ９１の一部である。ナット部９４には従動プーリ９５が取付けられている。
油圧型締シリンダ８３には、ブラケット９６によってラム用サーボモータ８５が取付けられている。ラム用サーボモータ８５には駆動プーリ９７が設けられている。駆動プーリ９７と従動プーリ９５との間にはタイミングベルト９８が掛け渡されている。

従って、ラム用サーボモータ８５の駆動によってボールねじ９１のナット部９４が回転する。ナット部９４の回転はボールねじ９１により直線運動に変換される。この直線運動によりねじ軸９２に固定された型締ラム８４が軸方向に進退する。

油圧型締シリンダ８３の背面には、ハーフナット１８が取付けられている。ハーフナット１８は、タイバー８２の係合溝８２ａに係脱する。ハーフナット１８は、開閉シリンダ５１によって径方向に駆動される。
ハーフナット１８が係合溝８２ａと噛み合う方向に駆動されたとき、油圧型締シリンダ８３がタイバー８２に固定される。ハーフナット１８が係合溝８２ａから離脱する方向に駆動されたとき、油圧型締シリンダ８３とタイバー８２との固定が解除される。油圧型締シリンダ８３とタイバー８２との固定が解除されると、移動盤１６がタイバー８２に沿って移動可能となる。

制御装置８６は、ラム用サーボモータ８５と型開閉用サーボモータ１７とに配線５３を介して接続されている。制御装置８６は、この配線５３を介して、ラム用サーボモータ８５および型開閉用サーボモータ１７に制御信号を伝達する。これにより制御装置８６は、ラム用サーボモータ８５と型開閉用サーボモータ１７とを制御する。

制御装置８６は、コアバック時に、ラム用サーボモータ８５を駆動して、型締ラム８４を介して移動盤１６を後退させる。それとともに、制御装置８６は、移動盤１６を前進させる向きの力を移動盤１６に加えるように、型開閉用サーボモータ１７を駆動する。

次に、型締装置８１を用いた型締方法について説明する。
成形工程において、型閉じ工程、保圧および冷却工程、および型開き工程については、第１の実施形態と略同様であるので説明を省略する。
まず、固定金型２５および移動金型４２の取付けおよび型厚調整工程を行う。具体的には、まず型開閉用サーボモータ１７を駆動して、移動盤１６を型閉め限まで移動させる。ここで、油圧型締シリンダ８３は型締ラム８４を介して移動盤１６に連結されている。それゆえ、移動盤１６に従って油圧型締シリンダ８３も移動する。

次に開閉シリンダ５１を用いてハーフナット１８をタイバー８２の係合溝８２ａに係合させる。これにより油圧型締シリンダ８３がタイバー８２に固定されることになる。このとき、ハーフナット１８とタイバー８２との間には、図７で示すように、歯の前後に隙間が生じることとなる。

ここで、ハーフナット１８とタイバー８２の係合溝８２ａとが適正に噛み合わない場合、ラム用サーボモータ８５を駆動して調整を行う。具体的には、ラム用サーボモータ８５を駆動して、ナット部９４を介して、移動盤１６を前進方向に移動させる力を型締ラム８４に加える。しかしここで移動盤１６は型閉め限にあるため、移動盤１６は前進方向には移動できない。

その結果、油圧型締シリンダ８３が、型締ラム８４から受ける反力により後退することになる。油圧型締シリンダ８３の後退とは、固定盤１３から離間する方向に移動することである。これにより油圧型締シリンダ８３とタイバー８２との固定位置を調整し、ハーフナット１８と係合溝８２ａとを適正に噛み合わせる。そして、タイバー８２の位置をラム用サーボモータ８５の内部にある図示しない位置センサによって読み取り、その位置を記憶させる。

その後、型締動作およびコアバック動作を含む射出成形サイクルに入る。
まず、型閉じ動作を行う。具体的には、移動盤１６とタイバー８２とを前記記憶した位置まで移動させる。ハーフナット１８をタイバー８２の係合溝８２ａに係合させ、油圧型締シリンダ８３をタイバー８２に固定する。

型閉じ動作後、射出工程に入る。射出工程では、油圧型締シリンダ８３の油圧室８７に作動油が供給され、型締ラム８４を介して、移動盤１６を前進させる。ここで、移動金型４２が固定金型２５と接すると、移動盤１６はそれ以上前進できなくなる。この状態で油圧室８７に作動油の供給を続けると、まず油圧型締シリンダ８３が反力により後退する。

そして、図８に示すようにハーフナット１８がタイバー８２の係合溝８２ａと接することで、油圧型締シリンダ８３がそれ以上後退できなくなる。この状態で油圧室８７にさらに作動油の供給を続けると、移動金型４２と固定金型２５とが型締めされることになる。移動金型４２と固定金型２５とが型締された状態で、射出ノズルから材料が射出され、材料がキャビティ４３に充填される。材料の一例は溶融樹脂である。

ここで材料に発泡材が混合されている場合、キャビティ４３内で発泡材の発泡を促進するため、移動盤１６を後退させるコアバック動作を行う。
コアバック動作は、制御装置８６によりラム用サーボモータ８５を駆動することにより行う。ラム用サーボモータ８５により、ボールねじ９１および型締ラム８４を介して、移動盤１６を低速後退させる。

このとき、移動金型４２と固定金型２５との間には成形品がある。従って、移動盤１６を後退させようとすると、移動金型４２に張り付いた成形品と固定金型２５と間に摩擦力が生じる。そのため、ラム用サーボモータ８５を駆動すると、まず外力が作用していない油圧型締シリンダ８３が前進することになる。

そして、油圧型締シリンダ８３が前進し、図９に示すようにハーフナット１８がタイバー８２の係合溝８２ａと接することで、油圧型締シリンダ８３がそれ以上前進できなくなる。その後ラム用サーボモータ８５をさらに駆動すると、移動盤１６が摩擦力に打ち勝って後退することになる。

図９に示すように、このとき、ハーフナット１８とタイバー８２の係合溝８２ａとの間には隙間ｇが生じている。すなわち、もしこの状態でラム用サーボモータ８５を停止すると、移動盤１６は慣性力に従い、隙間ｇだけ余分に移動してしまうことになる。

そこで、制御装置８６は、ラム用サーボモータ８５を駆動するとともに、型開閉用サーボモータ１７を駆動する。型開閉用サーボモータ１７の駆動方向は、ボールねじ４８を介して、移動盤１６を前進させる方向である。これにより、移動盤１６には、コアバックによる移動方向とは反対方向を向く力、すなわち固定盤１３を向く力Ｆ_１が加わることになる。

この力Ｆ_１の大きさは、コアバックを行うためにラム用サーボモータ８５から移動盤１６に加えられる力Ｆ_５より小さい値であり、かつ、移動盤１６に生じる慣性力Ｆ_３と略同じ以上の値である。すなわちＦ_５＞Ｆ_１≧Ｆ_３の関係を満たす。制御装置８６から型開閉用サーボモータ１７への具体的な制御指令は、第１の実施形態と全く同様である。

このような構成の型締装置８１によれば、コアバック時には、型開閉用サーボモータ１７を用いて、移動盤１６に対し固定盤１３を向く力Ｆ_１を加える。この力Ｆ_１で、移動盤１６のイナーシャによる力（すなわち慣性力Ｆ_３）を打ち消す。従って、移動盤１６が自身の慣性力により、コアバックの設定量を超えて移動することが抑制される。

また第１の実施形態と同様の理由により、型開閉用サーボモータ１７の出力の値は大きくない。つまり力Ｆ_１の大きさを、移動盤１６の慣性力を打ち消すのに必要最小限の大きさにすることができる。すなわち、力Ｆ_１に対向して移動盤１６をコアバックさせる力Ｆ_５を小さくすることができる。従って、力Ｆ_５を発生させるラム用サーボモータ８５およびそれに接続されたボールねじ９１の小型化を図ることができる。

コアバック時の位置制御に関しても、第１の実施形態と同様の理由により、コアバック完了位置の精度向上を図り、また成形サイクルごとのばらつきを少なくした型締装置を得ることができる。

第１から第３の実施形態において、タイバー用サーボモータ、コアバック用サーボモータ、またはラム用サーボモータと、ボールねじとの間の動力伝達に、プーリとベルトを使用したが、歯車によって動力伝達させてもよい。またボールねじに限定されず、回転運動を直線運動に変換するものであれば、ねじまたは遊星ローラねじ等の送りねじ機構であってもよい。

なお、この発明は、前記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、前記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組合わせてもよい。

本発明の第１の実施形態に係る型締装置を一部断面で示す平面図。 図１に示された型締装置に組み込まれたハーフナットとタイバーとの係合時の係合状態を示す断面図。 図２に示されたハーフナットとタイバーとの型締時の係合状態を示す断面図。 図２に示されたハーフナットとタイバーとのコアバック時の係合状態を示す断面図。 本発明の第２の実施形態に係る型締装置を一部断面で示す平面図。 本発明の第３の実施形態に係る型締装置を一部断面で示す平面図。 図６に示された型締装置に組み込まれたハーフナットとタイバーとの係合時の係合状態を示す断面図。 図７に示されたハーフナットとタイバーとの型締時の係合状態を示す断面図。 図７に示されたハーフナットとタイバーとのコアバック時の係合状態を示す断面図。

符号の説明

１１…型締装置、 １３…固定盤、 １４…タイバー、 １４ａ…係合溝、 １５…タイバー用サーボモータ、 １６…移動盤、 １７…型開閉用サーボモータ、 １８…ハーフナット、 ２０…制御装置、 ６１…型締装置、 ６２…コアバック用サーボモータ、 ８１…型締装置、 ８２…タイバー、 ８２ａ…係合溝、 ８３…油圧型締シリンダ、 ８４…型締ラム、 ８５…ラム用サーボモータ

Claims (4)

1. 固定盤と、
   前記固定盤に進退自在に取付けられたタイバーと、
   前記タイバーを進退させる第１のサーボモータと、
   前記タイバーに沿って前記固定盤に対して進退自在な移動盤と、
   前記移動盤を進退させ型開閉を行う第２のサーボモータと、
   前記移動盤を前記タイバーに着脱自在に固定する固定機構と、
   コアバック工程において、前記固定機構により前記移動盤を前記タイバーに固定し前記第１のサーボモータを駆動して前記移動盤を前記固定盤から離間する向きに移動させるとともに、前記移動盤に対し前記固定盤を向く力を加えるように前記第２のサーボモータを駆動する制御装置と、
   を具備することを特徴とする型締装置。
2. 請求項１の記載において、前記第１のサーボモータは、前記移動盤と前記タイバーとの固定位置を調整するために設けられた型厚調整用のサーボモータであることを特徴とする型締装置。
3. 請求項１の記載において、前記第１のサーボモータは、コアバック工程において前記移動盤を移動させるために設けられたコアバック専用のサーボモータであることを特徴とする型締装置。
4. 固定盤と、
   前記固定盤に取付けられたタイバーと、
   前記タイバーに沿って前記固定盤に対して進退自在な移動盤と、
   前記固定盤に対して前記移動盤を挟んで反対側に設けられ、前記固定盤に対して進退自在な油圧型締シリンダと、
   前記油圧型締シリンダに進退自在に取付けられ、自身が進退することで前記移動盤を進退させる型締ラムと、
   前記型締ラムを進退させる第１のサーボモータと、
   前記移動盤を進退させ型開閉を行う第２のサーボモータと、
   前記油圧型締シリンダを前記タイバーに着脱自在に固定する固定機構と、
   コアバック工程において、前記固定機構により前記油圧型締シリンダを前記タイバーに固定し前記第１のサーボモータを駆動して前記移動盤を前記固定盤から離間する向きに移動させるとともに、前記移動盤に対し前記固定盤を向く力を加えるように前記第２のサーボモータを駆動する制御装置と、
   を具備することを特徴とする型締装置。

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